JP6269883B1 - 無電極電灯の点灯装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、外部負荷に含まれるケーブルの最長ケーブル長さに基づいて判定時間が設定され、この判定時間によって回路制御部が点灯判定を実行することで、最長ケーブル長さまでの長さを有する各種ケーブルに対して点灯判断を確実に実行することができる。すなわち、外部負荷のケーブル長さが長いほど共振周波数におけるインピーダンスが大きくなり、点灯しにくくなるとともに点灯するまでの時間が長くなることから、想定される最長ケーブル長さに基づいて判定時間が設定されていれば、それよりも短いケーブルの場合には判定時間よりも短い時間で点灯することになり、点灯判断の確実性を向上させることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る点灯装置に用いられる無電極電灯を示す図である。
図1に示すように、無電極電灯であるランプ1は、発光管2と、誘電コイル3と、外部電極4と、を備えている。発光管2の内部には、水銀原子が蒸気として封入され、発光管2の内面には、蛍光体が塗布されている。外部電極4は、後述する点灯装置10の共振回路14とケーブル5によって接続され、ケーブル5を介して高周波交流電流が供給される。また、ランプ1およびケーブル5によって外部負荷6が構成されている。
図2に示すように、点灯装置10は、商用電源からの電源電圧を入力する電源入力回路である整流平滑回路11およびブーストコンバータ12と、インバータ回路である単相インバータ13と、ランプ1に高周波交流電流を供給する共振回路14と、単相インバータ13を制御する回路制御部である制御IC15と、報知手段であるインジケータ16と、を備えている。商用電源は、例えば、単相200Vの交流電源が利用される。
点灯装置10の制御IC15は、電源がONされて電源電流が供給されると、図3に示すように、ランプ1の点灯制御を実行する。
図4は、無電極電灯を含む外部負荷の周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフであり、図5は、無電極電灯の点灯または非点灯の場合の出力電流波形を示す図である。図6は、特定の外部負荷の周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフであり、図7は、特定の外部負荷に対する異なる周波数の出力電流波形を示す図である。図8は、点灯装置におけるインバータ回路の動作を説明する図である。
ここで、図11(A)に示すように、ランプ1点灯後のインピーダンスは、点灯直前のインピーダンスよりも大きくなり、初期設定周波数fs0の近傍のインピーダンスと同程度となる。したがって、制御IC15は、出力電流Isoutの低下(直流電圧Vdoutの非検出)だけでランプ1が点灯したと判定すると、初期設定周波数fs0の近傍において、非点灯にも関わらず点灯したと判定してしまう誤判定になる。
図12は、異常時の外部負荷の周波数とインピーダンスおよび位相との関係を示すグラフであり、図12(A)は端子開放時の関係を示し、図12(B)は端子短絡時の関係を示している。
ここで、端子開放時とは、ランプ1が取り付けられていない状態あるいはケーブル5や共振回路14の一部が破断した状態で点灯装置10の電源をONしたときであり、端子短絡時とは、ランプ1やケーブル5、共振回路14の一部に短絡が起きた状態で点灯装置10の電源をONしたときである。
(1)単相インバータ13の駆動電圧の周波数fsを初期設定周波数fs0から低周波数側に向かってスイープし、各周波数fsの出力電流によってランプ1が点灯したか否かを判定することで、ランプ1が点灯しやすくできる。また、出力電流を高周波数側から低周波数側に向かって周波数スイープすることで、外部負荷6の共振周波数frよりも駆動周波数fsが低くならないようにでき、点灯装置10の回路の破損を防止することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、外部負荷6のケーブル5の長さとして、0mから30mまでのものを例示したが、ケーブル長さとしては30mまでに限定されるものではなく、30mを超えるケーブルを備えた外部負荷に本発明の点灯装置を適用してもよい。
また、周波数スイープにおける周波数のきざみ幅Δfは、外部負荷6の共振周波数frと点灯時間TL(判定時間TLs)との関係に基づいて設定されるものに限らず、他の条件を考慮して設定されてもよい。
5 ケーブル
6 外部負荷
10 点灯装置
11 整流平滑回路(電源入力回路)
12 ブーストコンバータ(電源入力回路)
13 単相インバータ(インバータ回路)
14 共振回路
15 制御IC(回路制御部)
16 インジケータ(報知手段)
Claims (6)
- 無電極電灯を含む外部負荷に高周波交流電流を供給して無電極電灯を点灯させるための点灯装置であって、
電源電流を整流して昇圧する電源入力回路と、
前記電源入力回路からの電圧の周波数を変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路からの電圧を正弦波にして出力する共振回路と、
前記インバータ回路を制御する回路制御部と、を備え、
前記外部負荷には、前記共振回路と無電極電灯とを接続するケーブルが含まれ、このケーブルの長さとして想定される最長ケーブル長さに基づき、点灯判定までの判定時間が設定され、
前記回路制御部は、
前記インバータ回路に発生させる電圧の周波数を高周波数側から低周波数側に向かって順次変更して前記インバータ回路に電流を出力させてから前記判定時間が経過したときに、各周波数の出力電流によって無電極電灯が点灯したか否かを判定する点灯判定を実行し、
点灯しないと判定した場合は、周波数を変更して点灯判定を繰り返し、
点灯したと判定した場合は、そのときの周波数の出力電流を前記インバータ回路に発生させ続ける
ことを特徴とする無電極電灯の点灯装置。 - 請求項1に記載された無電極電灯の点灯装置において、
前記回路制御部は、
前記インバータ回路の出力電流の電流値を検出し、この電流値の低下に基づいて無電極電灯が点灯したと判定する
ことを特徴とする無電極電灯の点灯装置。 - 請求項2に記載された無電極電灯の点灯装置において、
前記回路制御部は、
周波数の順次変更に伴って前記インバータ回路の出力電流の電流値が増加した後に低下することを検出し、この検出に基づいて無電極電灯が点灯したと判定する
ことを特徴とする無電極電灯の点灯装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載された無電極電灯の点灯装置において、
前記最長ケーブル長さのケーブルを含む前記外部負荷に対して前記判定時間による点灯判定を実行した場合に無電極電灯が点灯する点灯周波数と、当該外部負荷における共振周波数と、の周波数差よりも小さいきざみ幅によって、前記回路制御部が周波数を変更する
ことを特徴とする無電極電灯の点灯装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載された無電極電灯の点灯装置において、
前記回路制御部は、
変更した周波数が所定の下限周波数に達しても無電極電灯が点灯しないと判定した場合は前記インバータ回路からの出力電流を停止させる
ことを特徴とする無電極電灯の点灯装置。 - 請求項5に記載された無電極電灯の点灯装置において、
前記回路制御部は、
前記下限周波数に達して出力電流を停止させるとともに、点灯判定が正常に終了したことを報知手段によって報知する
ことを特徴とする無電極電灯の点灯装置。
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